Questão 105 do ENEM 2020 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos lembrar de um conceito fundamental da cinemática vetorial: a diferença entre a velocidade escalar (o que o velocímetro mostra) e a velocidade vetorial.

O enunciado nos diz que o carro faz uma curva e que o velocímetro indica um valor constante. O velocímetro mede apenas o módulo da velocidade (a rapidez do carro). No entanto, a velocidade é uma grandeza vetorial, ou seja, ela possui módulo, direção e sentido.

A aceleração é a grandeza física responsável por alterar a velocidade vetorial. Ela pode ser dividida em duas componentes principais:

• Aceleração tangencial: é a responsável por alterar o módulo da velocidade, ou seja, fazer o carro acelerar ou frear. Como o velocímetro indica um valor constante, a aceleração tangencial é nula ($a_t = 0$).
• Aceleração centrípeta: é a responsável por alterar a direção da velocidade. Como o carro está fazendo uma curva, a direção do seu movimento está mudando a cada instante. Portanto, obrigatoriamente existe uma aceleração atuando sobre ele para puxá-lo e mantê-lo na curva.

A aceleração centrípeta tem uma característica geométrica muito específica: ela atua sempre na direção radial (ao longo do raio da curva geométrica que o carro descreve) e aponta para dentro da curva (em direção ao centro dessa trajetória).

É comum confundir a situação e pensar que, por a velocidade ser constante no velocímetro, a aceleração total seria nula. Porém, em qualquer trajetória curvilínea, a simples mudança de direção garante a presença da aceleração centrípeta.

Sendo assim, a aceleração do carro tem direção radial e aponta para o centro (para dentro) da curva.